CN217741360U - 一种安全混合电池及其电池组 - Google Patents

Abstract

本专利涉及电池系统领域，具体而言，涉及一种安全混合电池及其电池组，包括MOS管、保护板、主电池支路和副电池支路；主电池支路包括至少一个铅酸电池单体，铅酸电池单体依次串联，副电池支路包括至少一个锂离子电池单体和/或至少一个钠离子电池单体，锂离子电池单体和/或钠离子电池单体相互串联，保护板电性连接在副电池支路上，副电池支路和主电池支路相互并联并与外部充电器电性连接，主电池支路和副电池支路的输出端分别与MOS管的漏极和源极电性连接，保护板上设有电压检测模块，电压检测模块的输出端与MOS管的栅极电性连接，利用铅酸蓄电池最高电压钳制锂离子电池的最高电压，从而保证混合电池的安全性。

Description

一种安全混合电池及其电池组

技术领域

本专利涉及混合电池领域，具体而言，涉及一种安全混合电池及其电池组。

背景技术

申请号为201110458898.3，名称为具备自调节能力的混合电池能源系统及其控制方法的实用新型公开了包括至少一个铅酸电池单体，以及至少一个锰酸锂电池单体；所述铅酸电池单体串联而成铅酸电池组支路，所述锰酸锂电池单体串联而成锰酸锂电池组支路。但是上述电路不具有保护功能，在充电过程中，充电器开环后无法对锂离子电池进行保护，安全性较低。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种安全混合电池，能解决现有技术中混合电路安全性较低等技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种安全混合电池，其特征在于，包括MOS管、保护板、主电池支路和副电池支路；所述主电池支路包括至少一个铅酸电池单体，所述铅酸电池单体依次串联，所述副电池支路包括至少一个锂离子电池单体和/或至少一个钠离子电池单体，所述锂离子电池单体和/或钠离子电池单体相互串联，所述保护板电性连接在副电池支路上，所述副电池支路和主电池支路相互并联并与外部充电器电性连接，所述主电池支路和副电池支路的输出端分别与MOS管的漏极和源极电性连接，所述保护板上设有电压检测模块，所述电压检测模块的输出端与MOS 管的栅极电性连接。

进一步的，所述主电池支路和副电池支路之间的输出电压差为正负1V。

进一步的，所述副电池支路由锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、镍钴锰三元锂电池、富锂锰基锂电池、钴酸锂电池和钠离子电池单体的一种或多种组成。

进一步的，所述MOS管为NMOS管。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供如下技术方案：

一种电池组，其特征在于，包括至少两个上述的安全混合电池，所述安全混合电池依次串联并与外部充电器电性连接。

本发明的有益效果是：

本方案中，主电池支路和副电池支路进行并联，利用铅酸蓄电池最高电压钳制锂离子电池的最高电压，从而保证混合电池的安全性。正常充电状态下， MOS管导通，铅酸电池单体和锂离子电池单体并联充电或放电。当充电器出现异常时，充电电压超过保护板设定的保护电压触发MOS管截止，锂离子电池单体脱离充电，保护锂电池防止被过充而造成的损坏。同时因为铅酸蓄电池最高电压钳制特性，确保MOS管不会被击穿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1本实用新型实施例2所述的安全混合电池电路图；

图2本实用新型实施例1所述的安全混合电池各支路放电示意图；

图3本实用新型实施例2所述的安全混合电池循环寿命示意图；

图4本实用新型实施例3所述的电池组电路图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参照图1和图2，本实用新型提供一种安全混合电池，包括MOS管、保护板、主电池支路和副电池支路；主电池支路包括至少一个铅酸电池单体，铅酸电池单体依次串联，本实施例中，铅酸电池单体的数量为六个，六个铅酸电池单体依次串联。副电池支路包括至少一个锂离子电池单体和/或至少一个钠离子电池单体，锂离子电池单体和/或钠离子电池单体相互串联。其中，副电池支路可以为锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、镍钴锰三元锂电池、富锂锰基锂电池、钴酸锂电池、钠离子电池中的一种或多种和单个或多个组成。保护板电性连接在副电池支路上，副电池支路和主电池支路相互并联并与外部充电器电性连接。主电池支路和副电池支路的输出端分别与MOS管的漏极和源极电性连接，保护板上设有电压检测模块，电压检测模块的输出端与MOS管的栅极电性连接，本实施例中，MOS管为NMOS管。其中，主电池支路和副电池支路之间的输出电压差为正负8％，满足上述关系的主电池支路和副电池支路均能组成本实施例的安全混合电路。

本实施案例中，主电池支路的铅酸电池单体的型号为6-DZF-13.1，标称电压为12V，标称容量为13.1Ah；副电池支路为4只软包锰酸锂电池串联，单只电芯标称电压为3.8V，标称容量为7Ah。参照附图1的连接方式连接组成一种 13Ah铅酸蓄电池组与7Ah锂离子电池组复合的混合电池。

以混合电池容量0.5c倍率(10A)放电测试，主电池支路和副电池支路电流结果如附图2所示。其中附图2中所示的，铅酸蓄电池支路放电电流为本实施例所述的主电池支路的放电电流，锂电池支路放电电流为本实施例所述的副电池支路的放电电流。可以看出由于内阻较小，副电池支路将优先放电。主电池支路在放电后期提供主要电流。通过积分面积可以计算出本实施例的安全混合电池放电容量为19.5Ah，略低于两组电池标称容量总和。这是由于测试放电截止电压为10V，经电池单体保护板调压后略高于副电池支路理论放电截止电压，这一设计保护了副电池支路避免进行深度放电，有利于混合电池使用过程中的安全性。

实施例2

请参照图1和图3，本实施例公开一种安全混合电路，该安装混合电路的电路结构与实施例1电路结构相同，不同点在于：

本实施案例中，主电池支路的铅酸电池单体型号为6-DZF-20，标称电压为 12V，标称容量为20Ah；副电池支路为4只软包磷酸锂电池串联，磷酸铁锂电池单只电芯标称电压为3.2V，标称容量为11Ah。参照附图1，组成一种20Ah 铅酸蓄电池与12Ah锂离子电池组复合的混合电池。对本实施例中的安全混合电池进行循环寿命测试，具体测试方案如下：

充电过程：恒流4.5A充电至混合电池电压14.8V，静置10分钟后，恒压 12.8V充电，截止电流为1A；

放电过程：恒流16A放电，截止电压为10.5V。

实际测试如附图3所示，安全混合电池初容量为31.2Ah，略低于两组电池标称容量总和。经过420次循环后，混合电池放电容量为26.7Ah，容量保持率为85.6％。经线性拟合，以容量保持率为80％作为寿命终止，混合电池的循环寿命预期达到600次。

实施例3

请参照图4，本实用新型还提供一种电池组，包括至少两个实施例1或实施例2亦或者满足主电池支路和副电池支路之间的输出电压差为正负8％的安全混合电池，安全混合电池依次串联并与外部充电器电性连接，本实施例中，安全混合电池的数量为四个。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种安全混合电池，其特征在于，包括MOS管、保护板、主电池支路和副电池支路；所述主电池支路包括至少一个铅酸电池单体，所述铅酸电池单体依次串联，所述副电池支路包括至少一个锂离子电池单体和/或至少一个钠离子电池单体，所述锂离子电池单体和/或钠离子电池单体相互串联，所述保护板电性连接在副电池支路上，所述副电池支路和主电池支路相互并联并与外部充电器电性连接，所述主电池支路和副电池支路的输出端分别与MOS管的漏极和源极电性连接，所述保护板上设有电压检测模块，所述电压检测模块的输出端与MOS管的栅极电性连接。

2.根据权利要求1所述的安全混合电池，其特征在于：所述主电池支路和副电池支路之间的输出电压差为正负8％。

3.根据权利要求1所述的安全混合电池，其特征在于：所述副电池支路由锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、镍钴锰三元锂电池、富锂锰基锂电池、钴酸锂电池和钠离子电池单体的一种或多种组成。

4.根据权利要求1所述的安全混合电池，其特征在于：所述MOS管为NMOS管。

5.一种电池组，其特征在于，包括至少两个权利要求1-4任一项所述的安全混合电池，所述安全混合电池依次串联并与外部充电器电性连接。

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